近日，Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers在線發(fā)表了題為Development and deployment of lander-based multi-channel Raman spectroscopy for in-situ long-term experiments in extreme deep-sea environment的論文，報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研制出國(guó)際首套多通道深海拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了冷泉噴口流體、天然氣水合物動(dòng)力學(xué)過程、冷泉生物群落的長(zhǎng)期原位觀測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，在我國(guó)南海冷泉區(qū)域構(gòu)建首套深海原位光譜實(shí)驗(yàn)室。?
科研團(tuán)隊(duì)前期研發(fā)的探針式深海激光拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)已常態(tài)化應(yīng)用到深海沉積物孔隙水、冷泉和熱液噴口流體、化能合成生物群落內(nèi)部流體、天然氣水合物以及冷泉和熱液噴口系統(tǒng)附近巖石礦物的原位探測(cè)與定量分析。然而，隨著對(duì)深海熱液和冷泉系統(tǒng)研究深入，科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到深海熱液或冷泉系統(tǒng)是有機(jī)統(tǒng)一的整體，冷泉和熱液活動(dòng)在時(shí)間和空間上均具有強(qiáng)烈的不均勻性。已有的深海原位拉曼光譜儀的探測(cè)是短期瞬時(shí)且相對(duì)獨(dú)立的，難以捕捉冷泉和熱液系統(tǒng)等高動(dòng)態(tài)和非均勻環(huán)境中不同目標(biāo)之間的動(dòng)態(tài)規(guī)律和潛在聯(lián)系。?
為此，科研團(tuán)隊(duì)研制出國(guó)際上首套深海多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)（Multi-channel Raman insertion probes system，Multi-RiPs），研發(fā)了光路切換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主要光學(xué)器件（如激光器、光譜儀、光電傳感器等）的分時(shí)復(fù)用（圖1），同時(shí)，結(jié)合系列化拉曼光譜探針，實(shí)現(xiàn)了深海熱液、冷泉系統(tǒng)中流體、固體、氣體等不同相態(tài)目標(biāo)物的長(zhǎng)期原位監(jiān)測(cè)。?
圖1 多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵光學(xué)器件布局圖和光路切換原理示意圖
為了明確甲烷在深海冷泉噴口附近的轉(zhuǎn)換通道以及冷泉區(qū)域的甲烷釋放通量，研究團(tuán)隊(duì)使用深海多通道拉曼光譜探測(cè)系統(tǒng)搭載深海坐底長(zhǎng)期觀測(cè)系統(tǒng)（Long-term ocean observation platform，LOOP）于2020年、2021年、2022年前后三次布放于我國(guó)南海北部的臺(tái)西南冷泉區(qū)域（圖2），實(shí)現(xiàn)了冷泉噴口流體中主要成分、天然氣水合物與深海環(huán)境的耦合變化過程、冷泉生物群落內(nèi)部甲烷氧化過程的長(zhǎng)期原位探測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，建設(shè)了國(guó)際首套深海原位光譜實(shí)驗(yàn)室，并常態(tài)化運(yùn)行。?
圖2 Mulit-RiPs搭載LOOP連續(xù)三年（a：2020年/b：2021年/c：2022年）布放于我國(guó)臺(tái)西南冷泉區(qū)域?qū)ι詈Ｔ粚?shí)驗(yàn)進(jìn)行探測(cè)與分析
研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.dsr.2022.103890
延伸閱讀：
《新興圖像傳感器技術(shù)、應(yīng)用及市場(chǎng)-2021版》
